单片机应用课程平台的设计与实践
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作者:邵丹
摘 要：在经济社会迅猛发展的带动下，社会各行各业的发展都步入到了快速發展的列车轨道上来，其中就包括信息工程技术的迅猛发展。在此背景下，单片机被广泛应用于工业生产的相关领域，其中包括单片机在通信设备、仪器仪表、家用电器、机电一体化等领域的有效应用。高校作为我国专业型、应用型人才的培养的基地，单片机应用课程已经成为高校信息工程类专业学生学习的重要基础课程之一。本文就是基于此背景下展开对单片机应用课程平台的设计和实践相关问题的研究。
关键词：课程平台 设计 实践 方法 单片机 应用
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）01（b）-0186-02
当前，随着信息化程度的不断加深，单片机的应用日趋广泛，并且单片机相关原理、专业知识等被广泛应用于高校信息化专业教学中。我们作为单片机应用课程教师都知道单片机应用课程知识相比于其他学科知识抽象性和实践性都比较强，学生学习起来难度较大，因此需要我们高校、教师采用较为先进的课程教学平台、需要我们不断优化课程平台的设计、不断强化课程的实践环节，来提高学生对单片机相关理论知识的理解，可以说单片机应用课程的设计是单片机原理课程的发展与延伸。只有不断强化单片机课程应用平台的设计与实践工作，才能帮助学生将抽象的单片机课程理论知识转化为实践应用，才能将二者融会贯通，可以说这一环节在整个单片机课程教学中占据举足轻重的位置。本文针对当前单片机应用课堂平台设计和实践现状，提出了一套可以有效改变当前教学现状，提高学生单片机实践应用能力的课程平台，通过对该课程平台的有效应用，可以有效提高学生对单片机课程相关概念的认识和理解能力，激发学生的学习兴趣和动力，进而促进学生综合能力的全面提高。
1 单片机应用课程平台的软硬件设计分析
1.1 单片机应用课程平台中的硬件设计研究
本课程平台的硬件设备是以STC89C52 为主的处理芯片，外加五个功能拓展模块，其中包括信息数据储存模块、输入和显示模块、外部温度、湿度采集模块、电机控制模块，这样就可以在保证核心处理芯片正常运转的情况下有效实现对外部温度的采集、信息数据的设定和储存、电机的运行功率的调节以及实现操作者和设备之间的交互等。其中在硬件设备中输入键盘显示部分可以选择当前使用较为广泛的串行HD7279A 芯片。外部环境采集模块我们可以选择电路相对简易的信息传感器，这个环境信息采集系统需要配备一组直流风机，并控制风机的运行速度，这样就可以与直流风机形成一个相对简易的闭环控制系统，来保证硬件设备的安全稳定运行。信息数据采集与储存模块我们主要选择24C16 E2PROM 芯片。最后，整个硬件设备系统还需要我们安装与PC机相匹配的通信接口，接受系统的各种操作指令，最终实现数据的实时采集和反馈。
1.2 单片机应用课程平台的软件设计分析
在平台软件设计过程中，需要我们安装一套外部温度测量及电机控制系统，这样在整个系统供电以后，就能保证我们教师、学生与系统的交互功能，能够满足我们教师和学生在系统中选择各项菜单，来实现对外部温度、湿度的监测和控制、流风机速度的调控、系统运行参数的设置以及数据的接收和存储。其中对温度检测环节要求能够做到对外部温度的实时检测和对数据的采集，并在显示系统中显示出来，同时显示的温度要保证精确到小数点的后两位。广大用户可以通过直流风机控制系统来设定所需要的使用参数，在设定参数后显示器上会根据参数显示出风机的实际PWM波占空比。其中，系统中恒温控制系统主要是通过温度传感器来实现对温度的监测，同时系统对风机转速的有效控制来保证温度的有效控制。工艺参数设置功能设置风机转速和恒温控制的设定温度值，工艺参数设置功能支持设置多组工艺参数。数据通信功能通过RS232串行接口与上位PC机进行数据通信，实时接收上位机的各种命令，并将风机运行参数值和实际采样的温度值发送至上位机进行保存。
2 单片机应用课程实践环节研究
在开展单片机应用课程实践环节的过程中我们会遇到一些问题，如果这些问题得不到科学、有效的解决势必会影响实践课程教学质量以及学生的学习效率，最终无法达到我们教学的预期效果。对此，我们教师在课前设计好预定教学方案，在实践教学中及时梳理和解决出现的问题对于教学质量的提高意义重大。在单片机应用课程实践过程中，首要问题就是端正学生的学习态度，这样学生才能对单片机实践课程有一个全新的认识，进而才能亲力亲为实践课程的每一个环节。传统实践课程教学中为了节省课堂教学时间，往往以两个学生为一组展开实践操作来完成项目的制作，学生实践课程的考核往往以作品或者书面报告作为主要评判标准，这样的分组实践形式和考核标准往往导致许多学生出现滥竽充数或者抄袭的问题。对此，我们要想有效解决这一问题，杜绝此类问题的发生，必须改变传统分组教学模式以及创新考核评价标准，第一，我们实践教学过程中保证学生一人一组，这一学生要想完成一个项目的制作就必须亲自动手，包括硬件的焊接以及软件的编程环节;第二，创新评价标准，我们教师可以以开卷考试的形式，根据不同的实践内容来出题目，这样我们教师就可以通过对学生答题情况的观察得知学生对知识的掌握情况。第三，在学生作品考核环节我们可以增设答辩这一环节，既根据学生制作的作品来提出一些硬件设计和软件编程有关的问题，来增强学生对知识的复习和巩固。与此同时，在单片机实践教学环节中诸多同学存在焊接工艺水平不高的现象，对此，我们教师要将这一问题重视起来，不断强化焊接工艺要领，而且要对焊接过程进行一一科学的示范，对于焊接水平薄弱的同时要强化辅导工作。此外，在焊接过程中一些学生可以出现焊坏或者焊错的问题，为了方便学生，我们所设计的PCB板的焊接尺寸可以适当放宽一些，这样学生经过不断的尝试和练习达到标准要求。软件编程是单片机实践课程的重中之重，我们教师在软件编程教学环境中，要以软件调试方式为主，发现问题及时将问题反馈给学生，并加以指导，告诉学生用什么方法来保证软件编程的程序正确，这样学生在这一学习过程中得到强化锻炼的机会。由于学生的编程能力参差不齐，在布置任务时可以分层布置，一些程序功能可以作为加分的选做项，学有余力的同学可以尝试完成更多功能，获得更好的成绩。
3 结语
单片机应用课程具有抽象性强的特点，学生学习起来相对困难，因此，我们在教学展开过程中要设计符合学生学习的软硬件平台，这是学生攻破单片机实践课程的基础和前提，同时在实践过程中我们教师要制定科学、严格的考核机制，注意学生学习兴趣的培养，这样学生才能获得较好的学习效果。文章阐述的课程教学内容和考核方法值得同类实践课程借鉴和推广。
参考文献
[1] 万永菁，张淑艳.单片机应用课程平台的设计与实践[J].课程教育研究，2013（28）：239-240.
[2] 工君，裴喜平.“单片机原理及应用”教学实验装置的研发[J].实验技术与管理，2018（1）：52-53.
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